CN218659159U - 摩擦式制动器的关节模组及关节机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种摩擦式制动器的关节模组及关节机器人，在电机转子的周壁上形成安装槽，再将制动组件的制动片安装于安装槽，制动片被电磁组件吸合时会在磁吸力和摩擦力的作用下停止转动，从而电机转子一起停止。由于制动片是安装在电机转子周壁形成的安装槽，因此制动力也会首先作用于该位置，如此，可避免电机转子的端部直接受力，从而使电机转子的制动过程受力更加均匀，以提高电机转子的工作寿命和制动过程稳定性。此外，将制动片安装于安装槽而非电机转子的端部，可减少制动组件对关节模组轴向空间的占用，以缩短关节模组的轴向尺寸，从而使关节模组的轴向结构更加紧凑。

Description

摩擦式制动器的关节模组及关节机器人

技术领域

本实用新型涉及驱动设备技术领域，特别涉及一种摩擦式制动器的关节模组及关节机器人。

背景技术

随着工业自动化技术的快速发展，机器人作为一种重要的工业自动化设备，越来越得到重视，并且应用越来越广泛。在机器人有关技术中，对机器人关节等运动部件的控制最为重要和关键。相关技术的机器人关节模组中，制动组件通常直接安装在电机转子的末端，即制动组件是从端部对电机转子进行制动，而电机转子端部的结构强度较差，这就导致电机转子被制动时受力不均，影响电机转子的工作寿命和制动过程稳定性；并且制动组件也会对关节模组的轴向空间造成占用，不利于关节模组轴向尺寸的缩减。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种摩擦式制动器的关节模组，旨在解决如何提高电机转子工作寿命和制动过程稳定性以及减少关节模组轴向尺寸的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的摩擦式制动器的关节模组包括：

电机组件，包括外壳，电机定子和电机转子，所述电机定子安装于所述外壳内，所述电机转子可旋转安装于所述电机定子的内周侧；所述电机转子形成有安装槽，所述安装槽的槽口朝向所述外壳的端壁；

制动组件，安装于所述外壳内，所述制动组件包括制动片和电磁组件，所述制动片安装于所述安装槽，以随所述电机转子转动；所述电磁组件安装于所述制动片轴向上的一侧，用以吸合或松开所述制动片；

减速器，安装于所述电机组件的一端，所述减速器具有输入轴，所述输入轴与所述电机转子固定配合。

可选地，所述电磁组件包括固定座、电磁线圈和永磁体，所述电磁线圈和永磁体安装于所述固定座，所述永磁体用以对所述制动片产生磁吸力，所述电磁线圈用以在通电时产生与所述永磁体极性相反的磁场，所述固定座具有与所述制动片相对的摩擦面。

可选地，所述固定座安装于所述外壳的端壁，所述电磁组件部分伸入所述安装槽。

可选地，所述固定座开设有过孔，所述外壳的端壁开设有固定孔，所述过孔与所述固定孔通过紧固件装配。

可选地，所述外壳的端壁凹设有定位槽，所述固定座部分位于所述定位槽内。

可选地，所述固定座安装于所述外壳靠近所述减速器的端壁。

可选地，所述固定座与所述外壳的端壁之间还设有调整垫片。

可选地，所述电机转子包括转轴和套设于所述转轴的转子磁铁，所述转轴形成有安装凸台，所述安装槽由所述安装凸台和转子磁铁围合形成。

可选地，所述关节模组还包括电控组件，所述外壳背离所述减速器的一端形成有沉槽，所述电控组件安装于所述沉槽。

本实用新型还提出一种关节机器人，包括一种关节模组，该关节模组包括：电机组件，包括外壳，电机定子和电机转子，所述电机定子安装于所述外壳内，所述电机转子可旋转安装于所述电机定子的内周侧；所述电机转子形成有安装槽，所述安装槽的槽口朝向所述外壳的端壁；制动组件，安装于所述外壳内，所述制动组件包括制动片和电磁组件，所述制动片安装于所述安装槽，以随所述电机转子转动；所述电磁组件安装于所述制动片轴向上的一侧，用以吸合或松开所述制动片；减速器，安装于所述电机组件的一端，所述减速器具有输入轴，所述输入轴与所述电机转子固定配合。

本实用新型关节模组的技术方案中，在电机转子的周壁上形成安装槽，再将制动组件的制动片安装于安装槽，制动片被电磁组件吸合时会在磁吸力和摩擦力的作用下停止转动，从而电机转子一起停止。由于制动片是安装在电机转子周壁形成的安装槽，因此制动力也会首先作用于该位置，如此，可避免电机转子的端部直接受力，从而使电机转子的制动过程受力更加均匀，以提高电机转子的工作寿命和制动过程稳定性。此外，将制动片安装于安装槽而非电机转子的端部，可减少制动组件对关节模组轴向空间的占用，以缩短关节模组的轴向尺寸，从而使关节模组的轴向结构更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型关节模组一实施例的剖面示意图；

图2为本实用新型关节模组一实施例的剖面示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						10	电机组件	11	外壳	12	电机定子
13	电机转子	131	安装槽	21	制动片
						22	固定座	23	电磁线圈	24	永磁体
111	固定孔	40	电控组件	131	转轴
						132	转子磁铁	30	减速器

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A 方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种摩擦式制动器的关节模组，应用于关节机器人。

在本实用新型实施例中，如图1和图2所示，该关节模组包括：电机组件10，包括外壳11，电机定子12和电机转子13，所述电机定子12安装于所述外壳11内，所述电机转子13可旋转安装于所述电机定子12的内周侧；所述电机转子13形成有安装槽131，所述安装槽131的槽口朝向所述外壳11的端壁；制动组件，安装于所述外壳11内，所述制动组件包括制动片21和电磁组件，所述制动片21安装于所述安装槽131，以随所述电机转子13转动；所述电磁组件安装于所述制动片21轴向上的一侧，用以吸合或松开所述制动片21；减速器30，安装于所述电机组件10的一端，所述减速器30具有输入轴，所述输入轴与所述电机转子13固定配合。

外壳11呈筒状设置且两端开口，电机定子12固定安装于外壳11内，电机转子13可通过轴承与外壳11可转动配合。从而通过电磁感应现象，可使电机转子13相对电机定子12转动。减速器30用以将电机转子13调整至预设转速后再输出做功。具体地，减速器30还具有输出轮，输入轴与电机转子 13固定配合，并与输出轮差速配合，从而可使输出轮的转速被控制在预设值，以满足输出要求。输入轴插接于电机转子13，以随电机转子13同步转动。

制动组件用以制动电机转子13，以停止减速器30的输出做功。电磁组件用以通过控制磁力来吸合或松开制动片21，电磁组件产生磁力时，制动片21 会朝向电磁组件运动或变形，最终制动片21会与电磁组件接触，从而通过摩擦产生扭矩而使电机转子13停转，以实现对电机转子13的制动。电磁组件失去磁力时，会松开制动片21，从而制动片21可随电机转子13正常转动。可以理解，电机转子13的停转是因为受到了与其转向相反的扭矩，而不是受到轴向压力或径向压力，由此，可使电机转子13的停转过程更加稳定。

安装槽131可形成于电子转子上被电机定子12围住的部分，从而电机转子13被制动的直接受力位置与被驱动的直接受力位置能更加接近，以使电机转子13的被制动时的受力情况更加均匀。制动片21可呈环形设置，因此安装槽131也相应地沿电机转子13的周向延伸。

本实用新型关节模组的技术方案中，在电机转子13的周壁上形成安装槽 131，再将制动组件的制动片21安装于安装槽131，制动片21被电磁组件吸合时会在磁吸力和摩擦力的作用下停止转动，从而电机转子13一起停止。由于制动片21是安装在电机转子13周壁形成的安装槽131，因此制动力也会首先作用于该位置，如此，可避免电机转子13的端部直接受力，从而使电机转子13的制动过程受力更加均匀，以提高电机转子13的工作寿命和制动过程稳定性。此外，将制动片21安装于安装槽131而非电机转子13的端部，可减少制动组件对关节模组轴向空间的占用，以缩短关节模组的轴向尺寸，从而使关节模组的轴向结构更加紧凑。

电磁组件用以通过电流来控制磁场，具体可以是通电时产生磁场，也可以是断电时产生磁场，在此不做限制。示例性的，所述电磁组件包括固定座 22、电磁线圈23和永磁体24，所述电磁线圈23和永磁体24安装于所述固定座22，所述永磁体24用以对所述制动片21产生磁吸力，所述电磁线圈23用以在通电时产生与所述永磁体24极性相反的磁场，所述固定座22具有与所述制动片21相对的摩擦面。

固定座22呈与制动片21对应的环状设置，电磁线圈23和永磁体24均呈与固定座22对应的环状设置，其中，永磁体24可对制动片21产生磁吸力，以使制动片21朝向固定座22运动或变形，制动片21的材料不做具体限制，只需满足可被永磁体24磁吸即可。电磁线圈23通电后会产生与永磁体24极性相反的磁场，该磁场会消减永磁体24的磁场，从而可减弱永磁体24对制动片21的磁吸力，此时固定座22会松开制动片21。

也就是说，在电机转子13运行过程中，若保持对电磁线圈23通电，则制动片21不会受永磁体24的磁吸影响，即制动片21不会被固定座22吸合摩擦，此时制动片21随电机转子13正常转动；若电磁线圈23断电，则电磁线圈23不产生磁场，永磁体24的磁场不受影响，永磁体24对制动片21的磁吸力会恢复，此时制动片21会朝向固定座22运动或变形，最终制动片21 会与摩擦面接触，从而通过摩擦产生扭矩而使电机转子13停转，以实现对电机转子13的制动。

当需要控制关节模组工作时，可对电机定子12和制动组件一起供电，此时电磁组件松开制动片21，电机转子13转动。当需要控制关节模组停止时，可对电机定子12和制动组件一起断电，此时电机转子13失去了驱动力，制动片21也会被电磁组件吸合，以使电机转子13更快停转。

示例性的，如图2所示，所述电机转子13包括转轴131和套设于所述转轴131的转子磁铁132，所述转轴131形成有安装凸台，所述安装槽131由所述安装凸台和转子磁铁132围合形成。电机定子12通电时，转子磁铁132会在电机定子12的磁场影响下开始转动，进而带动转轴131一起转动。安装槽 131由转轴131的安装凸台和转子磁铁132围合形成，从而可使安装于安装槽 131的制动片21更加靠近转子磁铁132，即转子受制动力的位置与受转子磁铁132驱动的位置更加接近，如此，可提高制动灵敏度。

固定座22可通过外壳11的周壁固定，也可通过外壳11的端壁固定，在此不做限制。示例性的，如图2所示，所述固定座22安装于所述外壳11的端壁，所述电磁组件部分伸入所述安装槽131。将固定座22安装于外壳11的端壁，可简化电磁组件在外壳11内的安装方式，而将电磁组件部分伸入所述安装槽131，可使电机组件10的内部结构更加紧凑。

固定座22与外壳11的端壁可通过粘接固定，也可通过其它方式固定。示例性的，如图2所示，所述固定座22开设有过孔，所述外壳11的端壁开设有固定孔111，所述过孔与所述固定孔111通过紧固件装配。过孔的数量可设置为多个并沿固定座22的周向间隔设置，固定孔111的数量和位置与过孔对应，如此，可增加固定座22与外壳11端壁的固定位置，以提高固定座22 与外壳11端壁的固定强度。

示例性的，所述外壳11的端壁凹设有定位槽，所述固定座22部分位于所述定位槽内。定位槽可对固定座22起到预固定作用，从而在正式装配固定座22时，可防止固定座22偏移。

固定座22可与减速器30安装于同一端壁，也可安装于不同端壁。示例性的，如图1所示，所述固定座22安装于所述外壳11靠近所述减速器30的端壁。

示例性的，所述固定座22与所述外壳11的端壁之间还设有调整垫片。调整垫片用以调整固定座22与制动片21之间的间距，调整垫片越厚，则固定座22与制动片21的间距越小；调整垫片越薄，则固定座22与制动片21 的间距越大。因此，通过选取合适规格的调整垫片，可将固定座22与制动片 21的间距控制在最优范围，从而保证固定座22能有效吸合或松开制动片21。

示例性的，所述关节模组还包括电控组件40，所述外壳11背离所述减速器30的一端形成有沉槽，所述电控组件40安装于所述沉槽。电控组件40与电机定子12以及电磁组件电连接，以实现对电机组件10和制动组件的控制。电控组件40和减速器30分别安装于电机组件10的两端，将电控组件40安装于沉槽内，可进一步缩短关节模组的整体轴向尺寸，从而使关节模组的整体轴向结构更加紧凑。

本实用新型还提出一种关节机器人，该关节机器人包括关节模组，该关节模组的具体结构参照上述实施例，由于本关节机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，包括：

电机组件，包括外壳，电机定子和电机转子，所述电机定子安装于所述外壳内，所述电机转子可旋转安装于所述电机定子的内周侧；所述电机转子形成有安装槽，所述安装槽的槽口朝向所述外壳的端壁；

制动组件，安装于所述外壳内，所述制动组件包括制动片和电磁组件，所述制动片安装于所述安装槽，以随所述电机转子转动；所述电磁组件安装于所述制动片轴向上的一侧，用以吸合或松开所述制动片；

减速器，安装于所述电机组件的一端，所述减速器具有输入轴，所述输入轴与所述电机转子固定配合。

2.如权利要求1所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述电磁组件包括固定座、电磁线圈和永磁体，所述电磁线圈和永磁体安装于所述固定座，所述永磁体用以对所述制动片产生磁吸力，所述电磁线圈用以在通电时产生与所述永磁体极性相反的磁场，所述固定座具有与所述制动片相对的摩擦面。

3.如权利要求2所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述固定座安装于所述外壳的端壁，所述电磁组件部分伸入所述安装槽。

4.如权利要求3所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述固定座开设有过孔，所述外壳的端壁开设有固定孔，所述过孔与所述固定孔通过紧固件装配。

5.如权利要求3所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述外壳的端壁凹设有定位槽，所述固定座部分位于所述定位槽内。

6.如权利要求3所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述固定座安装于所述外壳靠近所述减速器的端壁。

7.如权利要求3所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述固定座与所述外壳的端壁之间还设有调整垫片。

8.如权利要求1至7任一项所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述电机转子包括转轴和套设于所述转轴的转子磁铁，所述转轴形成有安装凸台，所述安装槽由所述安装凸台和转子磁铁围合形成。

9.如权利要求1至7任一项所述的摩擦式制动器的关节模组，其特征在于，所述关节模组还包括电控组件，所述外壳背离所述减速器的一端形成有沉槽，所述电控组件安装于所述沉槽。

10.一种关节机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的摩擦式制动器的关节模组。

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